JP5251468B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。 The present invention relates to a fuel injection valve, and is suitably applied to, for example, a fuel injection valve that injects and supplies fuel to an internal combustion engine.
従来技術として、下記特許文献1に開示された燃料噴射弁がある。この燃料噴射弁は、噴出孔を開閉する弁体と、この弁体に対し軸方向に相対移動可能に設けられコイルに通電されることにより反噴出孔側に向かって磁気吸引される可動コアと、弁体の反噴出孔側の端部において径外方向に突設され可動コアの反噴孔側への後退限界位置を規制する規制手段と、弁体を噴出孔側に付勢する第1ばねと、第1ばねよりも小さいばね荷重を以て可動コアを反噴出孔側に付勢する第2ばねと、これらの構成部材を収納するハウジングとを備えている。 As a prior art, there is a fuel injection valve disclosed in Patent Document 1 below. The fuel injection valve includes a valve body that opens and closes an ejection hole, a movable core that is provided so as to be relatively movable in the axial direction with respect to the valve body, and is magnetically attracted toward the counter-ejection hole side by energizing a coil. A regulating means for projecting radially outward at the end of the valve body on the side opposite to the ejection hole and regulating the retreat limit position of the movable core toward the side opposite to the ejection hole; and a first means for biasing the valve body toward the ejection hole A spring, a second spring that urges the movable core toward the anti-ejection hole side with a smaller spring load than the first spring, and a housing that houses these components are provided.
ハウジング内の噴孔側の部分には、弁体との間に噴出孔に向かう燃料通路が形成されており、弁体内には、この燃料通路に上流側の燃料通路から燃料を供給するための供給通路としての連通路が形成されている。そして、連通路の下流端は、第2ばねの噴出孔側座面よりも噴出孔側となる燃料通路に開口している。
しかしながら、上記従来技術の燃料噴射弁では、連通路の下流端が比較的容積が小さい燃料通路に開口しているので、弁体が噴出孔を開弁、閉弁する際に燃料噴射弁内の燃料圧力に脈動を発生し易いという問題がある。燃料圧力に脈動が発生すると、燃料噴射量や燃料噴霧形状の安定性や再現性が得難いという不具合を発生する。 However, in the above-described conventional fuel injection valve, the downstream end of the communication passage opens into a fuel passage having a relatively small volume. Therefore, when the valve element opens and closes the ejection hole, There is a problem that pulsation tends to occur in the fuel pressure. When pulsation occurs in the fuel pressure, there arises a problem that it is difficult to obtain the stability and reproducibility of the fuel injection amount and the fuel spray shape.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、内部の燃料圧力の脈動を低減することが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a fuel injection valve capable of reducing pulsation of internal fuel pressure.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
軸方向に往復変位して弁座に対して離着座することにより、噴孔を開閉して噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
弁部材の反噴孔側の端部に、弁部材に対し軸方向に相対移動可能に設けられ、コイルに通電されることにより軸方向の反噴孔側の固定コアに向かって磁気吸引される可動コアと、
弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に突設され、可動コアの反噴孔側の面と接触可能なストッパと、
可動コアの噴孔側に設けられ、可動コアを反噴孔側に向かって付勢する弾性部材と、
可動コアを軸方向に移動可能に収容するハウジングと、を備え、
ハウジングは、小内径部と、小内径部より反噴孔側に設けられて小内径部よりも内径が大きい大内径部とを有し、小内径部と弁部材との間に噴孔に向かう燃料通路が形成されるとともに、互いに直接に連通する大内径部と小内径部との間の段差面部が弾性部材の噴孔側の端部を支持する座面となっており、
弁部材には、内部に燃料通路に供給される燃料の供給通路が形成されている燃料噴射弁であって、
開弁時に固定コアに衝突した可動コアに対して弁部材が反噴孔側に相対移動することを、オーバーシュートと定義し、
閉弁時に弁座に着座した弁部材に対して可動コアが噴孔側に相対移動することを、アンダーシュートと定義し、
供給通路の下流端は、往復変位に伴う弁部材の軸方向の変位位置に係わらず、オーバーシュート時にもアンダーシュート時にも、弁部材の軸方向における段差面部と可動コアの噴孔側の端面との間となる部位に開口していることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
By back and forth displacement in the axial direction away seated against the valve seat, a valve member for intermittently jetting the fuel from the injection hole by opening and closing the injection hole,
An end of the valve member on the side opposite to the injection hole is provided so as to be movable relative to the valve member in the axial direction. When the coil is energized, it is magnetically attracted toward the fixed core on the side opposite to the injection hole in the axial direction. A movable core,
A stopper that protrudes radially outward at the end of the valve member on the side of the anti-injection hole, and that can come into contact with the surface of the movable core on the side of the anti-injection hole;
An elastic member provided on the nozzle hole side of the movable core and biasing the movable core toward the counter nozzle hole;
A housing for accommodating the movable core in an axially movable manner,
The housing has a small inner diameter portion and a large inner diameter portion which is provided on the counter-injection hole side from the small inner diameter portion and has a larger inner diameter than the small inner diameter portion, and is directed to the injection hole between the small inner diameter portion and the valve member. While the fuel passage is formed, the stepped surface portion between the large inner diameter portion and the small inner diameter portion communicating directly with each other serves as a seat surface that supports the end portion on the injection hole side of the elastic member,
The valve member is a fuel injection valve in which a fuel supply passage to be supplied to the fuel passage is formed.
The relative movement of the valve member toward the anti-injection hole with respect to the movable core that collides with the fixed core when the valve is opened is defined as overshoot.
The relative movement of the movable core toward the nozzle hole with respect to the valve member seated on the valve seat when the valve is closed is defined as undershoot.
Regardless of the axial displacement position of the valve member that accompanies the reciprocal displacement, the downstream end of the supply passage includes the stepped surface portion in the axial direction of the valve member and the end surface on the injection hole side of the movable core , both during overshoot and undershoot. It is characterized by opening at a portion between.
これによると、弁部材内に形成された供給通路の下流端の開口位置は、弁部材の変位位置に係わらず、常に段差面部と可動コアの噴孔側の端面との間となる。すなわち、供給通路の下流端は、常にハウジングの大内径部の内側の弾性部材収納空間に向かって開口することになる。このように、小内径部の内側の燃料通路よりも容積が大きい大内径部の内側の弾性部材収納空間に供給通路の下流端を開口させることによって、弁部材が開閉弁する際の燃料圧力の脈動を低減することができる。 According to this, the opening position of the downstream end of the supply passage formed in the valve member, regardless of the displacement position of the valve member, always be between the stepped surface portion and the injection hole side end face of the movable core. That is, the downstream end of the supply passage always opens toward the elastic member storage space inside the large inner diameter portion of the housing. Thus, by opening the downstream end of the supply passage in the elastic member storage space inside the large inner diameter portion having a larger volume than the fuel passage inside the small inner diameter portion, the fuel pressure when the valve member opens and closes is increased. Pulsation can be reduced.
また、請求項2に記載の発明では、弁部材内の供給通路は、軸方向に延びる上流側通路と、上流側通路に対し交差するように接続して下流端まで延びる複数の下流側通路とを有し、それら下流側通路の総断面積が上流側通路の断面積より大きいことを特徴としている。 In the invention according to claim 2, the supply passage in the valve member includes an upstream passage extending in the axial direction and a plurality of downstream passages extending to the downstream end by being connected to intersect with the upstream passage. The total cross-sectional area of these downstream passages is larger than the cross-sectional area of the upstream passage.
これによると、供給通路は弁部材内で屈曲する構造であるが、上流側通路と複数の下流側通路との接続点において、それら下流側通路の総断面積の方が上流側通路の断面積より大きくなっている。したがって、弁体が開閉弁する際の燃料圧力の脈動を一層低減することができる。 According to this, the supply passage has a structure bent in the valve member, the connection point between the upstream passage and a plurality of downstream passage, the cross-sectional area of the upstream side passage towards the total cross-sectional area thereof downstream passage It is getting bigger. Therefore, the pulsation of the fuel pressure when the valve body opens and closes can be further reduced.
また、請求項2に記載の発明のように、供給通路が複数の下流側通路を有することにより、それら下流側通路の総断面積が上流側通路の断面積より大きい構成を容易に形成することができる。 It is preferable as defined in claim 2, by the supply passage has a plurality of downstream passage, the total cross-sectional area thereof downstream passage is easily formed the cross-sectional area larger configuration of the upstream passage Can do.
以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した一実施形態のインジェクタ10を示す断面図である。また、図2は、インジェクタ10の要部構造を示す断面図であり、図3は、コイルへの通電状態とニードル位置、可動コア位置との関係を示すタイムチャートであり、(a)がコイル通電状態、(b)がニードル位置、(c)が可動コア位置を示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
図1に示すインジェクタ10は、燃料噴射弁であって、たとえば直噴式のガソリンエンジンに適用される。直噴式のガソリンエンジンにインジェクタ10を適用する場合、インジェクタ10はエンジンヘッド(図示せず)に搭載される。
An
インジェクタ10は、予め定める軸方向Z(開閉方向)に延びる筒部材11、筒部材11の軸方向Z一端部に設けられる入口部材12、筒部材11の軸方向Z他端部に設けられるノズルホルダ13、インジェクタ10内部を軸方向Zへ往復移動可能に収容されるニードル14、およびニードル14を駆動する駆動部15を有している。
The
以下、インジェクタ10の方向として、筒部材11が延びる方向を軸方向Z(図1における上下方向)と称し、軸方向Zの一方を開弁方向Z1(図1における上方、反噴孔側)と称し、軸方向Zの他方を閉弁方向Z2(図1における下方、噴孔側)と称することがある。
Hereinafter, as the direction of the
筒部材11は、軸方向Zへ概ね内径が同一の筒状に形成されている。筒部材11は、磁性を有する磁性部16および磁性を有しない非磁性部17を有している。磁性部16は、非磁性部17よりも開弁方向Z1に位置する。したがって閉弁方向Z2に位置する筒部材11の端部は、非磁性部17となる。このような非磁性部17は、磁性部16とノズルホルダ13との磁気的な短絡を防止する。磁性部16および非磁性部17は、たとえばレーザ溶接などにより一体に接続されている。また筒部材11は、たとえば一体に成形した後、熱加工などにより一部を磁性化または非磁性化してもよい。
The
入口部材12は、開弁方向Z1に位置する筒部材11の端部に設けられる。入口部材12は、筒部材11の内周側に圧入されている。入口部材12は軸方向Zに貫通する燃料入口18を有する。燃料入口18には、燃料ポンプ(図示せず)から燃料が供給される。燃料入口18には、燃料フィルタ19が設けられる。燃料フィルタ19は、燃料に含まれる異物を除去する。したがって燃料入口18に供給された燃料は、燃料フィルタ19を経由して筒部材11の内周側に流入する。
The
ノズルホルダ13は、閉弁方向Z2に位置する筒部材11の端部に設けられる。したがって筒部材11とノズルホルダ13は、協働して筒状のハウジングを構成する。またノズルホルダ13は、磁性を有する。したがって筒部材11の非磁性部17は、軸方向Zに関して、磁性部16と磁性を有するノズルホルダ13との間に位置する。ノズルホルダ13は、筒状に形成される。
The
ノズルホルダ13は、略同軸であり内径が互いに異なる大径部20、中径部21、小径部22および取付部23を有している。3つの径部20〜22のうち、大径部20は、最も内径が大きく、次に中径部21の内径が大きく、小径部22は最も内径が小さい。また3つの径部20〜22の位置関係は、大径部20が開弁方向Z1の端部に位置し、小径部22が閉弁方向Z2の端部に位置し、中径部21が軸方向Zの中央、すなわち大径部20と小径部22との間に位置する。大径部20の内径は、筒部材11の内径と略等しく、筒部材11と略同軸となるように配置される。取付部23は、閉弁方向Z2に位置する小径部22の端部に設けられる。したがってノズルホルダ13の閉弁方向Z2の端部は、取付部23となる。取付部23には、ノズルボディ24が設けられる。
The
ノズルボディ24は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ13の取付部23に固定されている。ノズルボディ24の内壁面は、閉弁方向Z2に向かうにつれて内径が小さくなるように傾斜し、いわゆる尖鋭状に形成される。このようなノズルボディ24の先端部には、ノズルボディ24を軸方向Zに貫いて内壁面と外壁面とを連通する噴孔25が形成される。また噴孔25の周囲の内壁面は、弁座29として機能する。
The
ニードル14は、弁部材であって、筒部材11、ノズルホルダ13およびノズルボディ24の内周側に軸方向Zへ往復移動可能に収容されている。ニードル14は、軸方向Zへ往復変位することによって噴孔25を開閉して、噴孔25からの燃料の噴射を断続する。ニードル14は、ノズルボディ24と概ね同軸上に配置されている。ニードル14は、軸部26、ストッパ27およびシール部28を有している。ニードル14は、軸部26の一方の端部側すなわち燃料入口18側(反噴孔側)の端部に径外方向に突出するように設けられたストッパ27を有している。また、ニードル14は、軸部26の他方の端部側すなわち燃料入口18とは反対側(噴孔側)の端部にシール部28を有している。シール部28は、ノズルボディ24に形成されている弁座29に着座可能である。
The
また、ニードル14には、内部に燃料が流通する流入孔30および連通孔31が形成される。具体的には、ニードル14には、上流側通路である流入孔30と、流入孔30の下流側に接続する下流側通路である連通孔31とが形成される。流入孔30および連通孔31からなる構成が、噴孔25へ向かう燃料通路32に供給される燃料の供給通路である。
The
流入孔30は、ニードル14のストッパ27形成位置から軸方向Zに沿って延びるように形成される。したがって開弁方向Z1に位置する流入孔30の上端部、すなわち供給通路の上流端は、開弁方向Z1に開口する。また閉弁方向Z2に位置する流入孔30の下端部は、閉塞している。流入孔30の下端部に臨む内壁には、ニードル14の径方向に延び、流入孔30と外方空間とを連通する連通孔31が形成される。
The
これにより、燃料フィルタ19を経由して筒部材11の内周側に流下した燃料は、ニードル14に形成される流入孔30に流入し、さらに流入孔30の下端部に形成される連通孔31から、ニードル14の外方に導かれる。その後、燃料は、ニードル14とノズルホルダ13との間に形成される燃料通路32を流下し、噴孔25側へ流入する。流入孔30および連通孔31からなる供給通路の構成については後で詳述する。
Thereby, the fuel that has flowed down to the inner peripheral side of the
次に、ニードル14を駆動する駆動部15に関して説明する。図2は、ニードル14が着座している閉弁状態にあるインジェクタ10の一部を拡大している断面図である。駆動部15は、ニードル14を軸方向Zに沿って駆動する。駆動部15は、スプール33、コイル34、固定コア35、磁性プレート50、可動コア36、コネクタ37、第1スプリング39および第2スプリング46を有している。
Next, the
スプール33は、筒部材11の外周側に設置されている。スプール33は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル34が巻かれている。コイル34は、通電されることによって固定コア35に可動コア36を吸引する磁力を発生する。コイル34は、コネクタ37の端子部38に電気的に接続している。端子部38は、コネクタ37に装着される外部電気回路(図示せず)と電気的に接続され、外部電気回路によってコイル34への通電状態が制御される。
The
固定コア35は、筒部材11を挟んでコイル34の内周側であって、予め定める設置位置に固定される。固定コア35は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、筒部材11の内周側に例えば圧入などにより固定されている。磁性プレート50は、磁性材料から形成され、コイル34の外周側を覆っている。
The fixed
可動コア36は、筒部材11の内周側、およびノズルホルダ13の大径部20の内周側に軸方向Zへ往復移動可能に設置されている。可動コア36は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。固定コア35内には第1スプリング39が配置されている。第1スプリング39は、一方の端部がニードル14に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ40と接している。第1スプリング39は、軸方向Zへ伸長する力を有している。そのため、可動コア36およびニードル14は、第1スプリング39により弁座29に着座する閉弁方向Z2へ押し付けられる。アジャスティングパイプ40は、固定コア35の内周側に圧入されている。これにより、第1スプリング39の荷重は、アジャスティングパイプ40の圧入量を調整することにより調整される。コイル34に通電していないとき、可動コア36およびニードル14は、閉弁方向Z2へ押し付けられ、シール部28は弁座29に着座する。
The
このように駆動部15は、固定コア35および可動コア36を有している。可動コア36には、ニードル14が挿入されている。可動コア36は、径方向の中央部に軸方向Zへ貫く挿通孔が形成される。挿通孔に臨む内周面部(以下、「穴部」ということがある)41は、内径がニードル14の軸部26の外径よりもやや大きく形成されている。そのため、ニードル14は、穴部41の内周側を軸方向Zへ移動可能である。
As described above, the
またニードル14の軸部26の外周面部42は、可動コア36の穴部41と接触する。したがってニードル14は、可動コア36と接触した状態で軸方向Zに変位するので、ニードル14と可動コア36とは摺動する。これにより、ニードル14は、可動コア36との接触によって常に摺動抵抗(摩擦力)が生じた状態で、可動コア36によって軸方向Zの移動が案内される。
Further, the outer
また可動コア36の径方向外側の外周面部43は、筒部材11の内周面部44と接触している。本実施の形態では、筒部材11の内周面部44と接触する可動コア36の外周面部43は、残余の面部より径方向外方に突出する凸部43である。凸部43は、開弁方向Z1に位置する可動コア36の端部に設けられる。また凸部43が筒部材11と接触部分は、非磁性部17から成る部位である。
Further, the outer
したがって可動コア36の凸部43は、非磁性部17の内周面部44と接触した状態で軸方向Zに変位するので、可動コア36と非磁性部17とは摺動する。これにより、可動コア36は、常に摺動抵抗(摩擦力)が生じた状態で、非磁性部17によって軸方向Zの移動が案内される。
Therefore, since the
ニードル14に設けられるストッパ27は、開弁方向Z1への可動コア36の変位を規制する。ストッパ27の外径は、穴部41の内径よりも大きい。そのため、ニードル14のストッパ27は、開弁方向Z1に位置する可動コア36の端面部45(以下、「可動コア36の上端面部45」ということがある)と接する。ストッパ27と可動コア36の上端面部45とが接することにより、可動コア36とニードル14との間におけるニードル14の弁座29側(閉弁方向Z2)への移動および可動コア36の固定コア35側への相対的な移動は制限される。これにより、ニードル14のストッパ27は、可動コア36とニードル14との過剰な相対移動を制限する。またストッパ27は、筒状の固定コア35の内方側にて軸方向Zに沿って往復変位する。したがってストッパ27の外径は、固定コア35の内径よりも小さい。
A
可動コア36は、閉弁方向Z2に位置する端部48(以下、「可動コア36の下端面部48」ということがある)が弾性部材である第2スプリング46と接している。第2スプリング46は、軸方向Zへ伸長する力を有している。第2スプリング46は、開弁方向Z1に位置する端部が可動コア36と接し、閉弁方向Z2に位置する端部がノズルホルダ13と接している。第2スプリング46は、ノズルホルダ13の大径部20および中径部21に収容されている。中径部21と小径部22との接続部分には、内径が互いに異なるので段差があり、閉弁方向Z2に位置する第2スプリング46の端部が当接する段差面部47が形成される。中径部21の内径は、第2スプリング46の外径よりもやや大きくなるように選択される。このような中径部21によって、第2スプリング46の傾きおよび曲がりが低減される。したがって、第2スプリング46の押し付け力を精密に維持することができる。
The
第2スプリング46は、軸方向Zへ伸長する力を有している。そのため、可動コア36は、第2スプリング46によって付勢され固定コア35側(開弁方向Z1)へ押し付けられている。可動コア36には、第1スプリング39からニードル14を経由して閉弁方向Z2への閉弁力f1が加わり、第2スプリング46から開弁方向Z1への開弁力f2が加わる。図2では、理解を容易にするため、実際に閉弁力f1および開弁力f2が作用する部位には図示せず、閉弁力f1および開弁力f2が作用する方向を図示する。
The
第1スプリング39の押し付け力である閉弁力f1は、第2スプリング46の押し付け力である開弁力f2よりも大きく設定される。そのため、コイル34への通電が停止されている閉弁状態では、第1スプリング39に接するニードル14は、ストッパ27に接する可動コア36とともに第2スプリング46の開弁力f2に抗して噴孔25側(閉弁方向Z2)へ移動している。その結果、コイル34への通電が停止されている閉弁状態では、ニードル14のシール部28は弁座29に着座している。
The valve closing force f1 that is the pressing force of the
前述したように、本実施形態のインジェクタ10において、図2に示すように、ハウジングの一部をなすノズルホルダ13は、大径部20、中径部21、小径部22を有しており、大径部20の内側に可動コア36が配設されている。また、第2スプリング46は、ノズルホルダ13の大径部20および中径部21の内側に配設され、反噴孔側(開弁方向Z1側)の端部が可動コア36の下端面部48に接して支持され、噴孔側(閉弁方向Z2側)の端部がノズルホルダ13の中径部21と小径部22との間の段差面部47に接して支持されている。
As described above, in the
ここで、大径部20および中径部21が大内径部に相当し、小径部22が小内径部に相当する。したがって、ハウジングの一部をなすノズルホルダ13は、小内径部である小径部22と、この小径部22より反噴孔側に小径部22よりも内径が大きい大内径部である中径部21および大径部20とを有し、小径部22と弁部材であるニードル14との間に噴孔25に向かう燃料通路32が形成されるとともに、大内径部の一部である中径部21と小内径部である小径部22との間の段差面部47が弾性部材である第2スプリング46の噴孔側の端部を支持する座面となっている。
Here, the
ニードル14には、内部に供給通路に相当する流入孔30および連通孔31が形成されている。上流側通路である流入孔30は軸方向Zに延びており、流入孔30の下流側に接続する下流側通路である連通孔31は流入孔30に対して交差する方向(本例では直交する方向)に延びている。連通孔31は複数設けられており、本例ではニードル14に連通孔31を軸対称位置に2つ設けている。ニードル14には、図2に図示した連通孔31と、この連通孔31に対して紙面表側に配設された図2では図示を省略した連通孔(図示した連通孔31と同一形状の連通孔)とが形成されている。
In the
図2から明らかなように、断面円形状の連通孔31の直径(例えば1.4mm)は断面円形状の流入孔30の直径(例えば1.6mm)より小さいものの、連通孔31を複数設けることにより、流入孔30断面積よりも連通孔31の総断面積の方が大きくなっている。すなわち、供給通路は下流側通路の総断面積(以下、単に「下流側通路の断面積」という)が上流側通路の断面積よりも大きくなっている。
As is clear from FIG. 2, the diameter of the
そして、複数の連通孔31の下流端は、いずれも、軸方向Zにおけるノズルホルダ13の段差面部47と可動コア36の噴孔25側の端面(下端面部48)との間となる部位に開口している。ニードル14の連通孔31は、弁開閉のための軸方向Zの往復変位に伴うニードル14の変位位置に係わらず、下流端開口位置が、ノズルホルダ13の段差面部47と可動コア36の噴孔25側の端面(下端面部48)との間となるように形成されている。
The downstream ends of the plurality of communication holes 31 are all open at a portion between the stepped
次に、上記の構成によりインジェクタ10の作動について図3も参照して説明する。
Next, the operation of the
先ず、開弁時の動作に関して説明する。コイル34への通電が停止されているとき、固定コア35と可動コア36との間には磁気吸引力は発生しない。したがって、ニードル14は、第1スプリング39の押し付け力である閉弁力f1によって閉弁方向Z2に押圧されている。このとき、ニードル14のストッパ27は、可動コア36の上端面部45に接している。そのため、可動コア36は、第1スプリング39の閉弁力f1と第2スプリング46の押し付け力である開弁力f2との差によってニードル14とともに開弁状態のときよりも閉弁方向Z2へ移動して、可動コア36は固定コア35と離れている。このようにニードル14が開弁状態のときよりも閉弁方向Z2へ移動することにより、ニードル14のシール部28は弁座29に着座している。したがって、燃料は噴孔25から噴射されない。この閉弁状態では、可動コア36の下端面部48は、段差面部47とは離間した位置に停止している。
First, the operation when the valve is opened will be described. When energization of the
図3(a)に示すように、時刻t1で閉弁状態からコイル34に通電すると、コイル34に発生した磁界により磁性プレート50、磁性部16、可動コア36、固定コア35およびノズルホルダ13には磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、固定コア35と可動コア36との間には磁気吸引力が発生する。固定コア35と可動コア36との間に発生する磁気吸引力と第2スプリング46の開弁力f2との和が第1スプリング39の閉弁力f1よりも大きくなると、図3(b)、(c)に示すように、時刻t2にて可動コア36は開弁方向Z1への移動を開始する。このとき、可動コア36の上端面部45にストッパ27が接しているニードル14は、可動コア36とともに開弁方向Z1へ移動する。その結果、ニードル14のシール部28は、弁座29から離れる。
As shown in FIG. 3A, when the
燃料入口18からインジェクタ10の内部へ流入した燃料は、前述したように燃料フィルタ19、入口部材12の内周側、アジャスティングパイプ40の内周側、固定コア35の内周側、流入孔30、連通孔31、中径部21の内周側、小径部22の内周側を順次経由して、ノズルボディ24の内周側に流入する。ノズルボディ24に流入した燃料は、弁座29から離れたニードル14とノズルボディ24との間を経由して噴孔25へ流入する。これにより、噴孔25から燃料が噴射される。
As described above, the fuel that has flowed into the
このように、可動コア36には、磁気吸引力だけでなく第2スプリング46の開弁力f2も加わっている。そのため、コイル34へ通電すると、発生した磁気吸引力により可動コア36およびニードル14は迅速に開弁方向Z1へ移動する。したがって、コイル34の通電に対するニードル14の作動応答性を高めることができる。また、可動コア36およびニードル14を駆動するために必要な電磁吸引力は低減される。したがって、コイル34など駆動部15の小型化を図ることができる。
Thus, not only the magnetic attractive force but also the valve opening force f2 of the
上述したように、閉弁状態から磁気吸引力が作用すると、可動コア36およびニードル14は、可動コア36の上端面部45とストッパ27とが接することによって一体となって開弁方向Z1へ移動する。可動コア36は、可動コア36の上端面部45が固定コア35の下端面部49と衝突する時刻t3まで開弁方向Z1へ移動する。可動コア36が固定コア35に衝突すると、可動コア36とニードル14とは軸方向Zへ相対移動可能であるので、ニードル14は開弁方向Z1への慣性力によって、ストッパ27が可動コア36の上端面部45から離間して、さらに開弁方向Z1への移動を継続する。このようにストッパ27が離間しても、ストッパ27は第1スプリング39と接触している状態が維持されるので、なんら他の部材にストッパ27が衝突することはない。したがってニードル14がバウンドすることなく、噴孔25からの不規則な燃料の噴射は低減される。
As described above, when a magnetic attractive force is applied from the valve-closed state, the
また、ニードル14は開弁方向Z1への慣性力によって開弁方向Z1への移動を継続して、可動コア36とストッパ27とが離れると、ニードル14には可動コア36を経由した第2スプリング46の開弁力f2が加わらない。そのため、ニードル14には、第1スプリング39の押し付け閉弁力f1のみが加わる。すなわち可動コア36とニードル14とが離れると、ニードル14に対し閉弁方向Z2へ加わる力が大きくなる。したがって、ニードル14の開弁方向Z1への過剰な移動が制限され、いわゆるオーバーシュートは低減される。
Further, when the
同様に、ニードル14が開弁方向Z1への慣性力によって開弁方向Z1への移動を継続して、可動コア36とニードル14とが離れると、可動コア36には第2スプリング46の開弁力f2および磁気吸引力が加わり、第1スプリング39の閉弁力f1が加わらない。すなわち可動コア36とストッパ27とが離れると、可動コア36に対し開弁方向Z1へ加わる力が大きくなる。したがって、可動コア36が固定コア35に衝突すると、その衝撃により可動コア36は閉弁方向Z2へ跳ね返ることなく、図3(c)に示すように、時刻t3から少なくともコイル34が通電されている期間は固定コア35に接触した状態が維持される。
Similarly, when the
可動コア36が固定コア35に衝突する時の衝撃力は、衝撃力に寄与する重量が低減されるため(可動コア36分の重量のみとなるため)小さくなる。このように衝撃力が小さいために、可動コア36は極めて跳ね返り難い。
The impact force when the
さらに、ニードル14がオーバーシュートして、ニードル14に加わる力が第1スプリング39の閉弁力f1のみとなると、ニードル14は開弁方向Z1への移動速度が減少し、時刻t11で停止してオーバーシュート量が最大となった後、閉弁力f1によって閉弁方向Z2へ移動を開始する。一方、可動コア36は、磁気吸引力および第2スプリング46の開弁力f2によって固定コア35に接触した状態であるので、ニードル14が閉弁方向Z2へ移動するとき、固定コア35と接触している可動コア36によって閉弁方向Z2への移動が規制される。その結果、ニードル14には再び磁気吸引力および第2スプリング46の開弁力f2が加わるので、ニードル14は開弁状態を維持することができる。このように、可動コア36とニードル14とは相対的に移動可能であるため、ニードル14のバウンドにともなう噴孔25からの不規則な燃料の噴射は低減される。したがって、コイル34への通電時間が短期間でも、噴孔25から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。
Further, when the
次に閉弁時の動作に関して説明する。図3(a)に示すように、開弁状態からコイル34への通電を時刻t4で停止すると、固定コア35と可動コア36との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、ニードル14は、第1スプリング39の閉弁力f1によって可動コア36とともに時刻t5から閉弁方向Z2へ移動を開始する。したがってニードル14のシール部28は再び弁座29に着座し、燃料通路32と噴孔25との間の燃料の流れは遮断される。したがって、燃料の噴射は終了する。
Next, the operation when the valve is closed will be described. As shown in FIG. 3A, when energization to the
時刻t4にてコイル34への通電を停止したとき、可動コア36およびニードル14は第1スプリング39の閉弁力f1によって第2スプリング46の開弁力f2に抗して閉弁方向Z2へ移動する。ニードル14のシール部28が弁座29に着座すると、ニードル14は衝突の衝撃によって開弁方向Z1へ跳ね返ろうとする。ここで、可動コア36とニードル14とは相対移動可能であるため、ニードル14のシール部28が弁座29に着座しても、可動コア36は閉弁方向Z2へ向かう慣性力によって、そのまま閉弁方向Z2への移動を継続し、可動コア36とニードル14とは離れる。
When energization of the
そのため、ニードル14には第1スプリング39の閉弁力f1のみが加わり、可動コア36には第2スプリング46の開弁力f2のみが加わる。したがって可動コア36とニードル14とが離れることによって、ニードル14に作用する合力が閉弁力f1のみになり、ニードル14の開弁方向Z1への跳ね返りが防止される。これにより、コイル34への通電を停止すると、噴孔25からの燃料の噴射は迅速に停止される。したがって、不規則な燃料の噴射が低減され、噴孔25から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。
Therefore, only the valve closing force f 1 of the
ニードル14が弁座29に衝突する時の衝撃力は、衝撃力に寄与する重量が低減されるため(ニードル14分の重量のみとなるため)小さくなる。このように衝撃力が小さいために、ニードル14は極めて跳ね返り難い。
The impact force when the
また図3(b)に示すように、ニードル14が時刻t6にて着座すると、図3(c)に示すように、ニードル14の相対変位可能な可動コア36は、閉弁方向Z2への慣性力によって、可動コア36を開弁方向Z1に付勢する第2スプリング46の開弁力f2に打ち勝ち、さらに閉弁方向Z2に過剰に変位、いわゆるアンダーシュートする。
As shown in FIG. 3B, when the
可動コア36がアンダーシュートして、可動コア36に加わる力が第2スプリング46の開弁力f2のみとなると、可動コア36は閉弁方向Z2への移動速度が減少し、時刻t12で停止してアンダーシュート量が最大となった後、開弁力f2によって開弁方向Z1へ移動を開始する。一方、ニードル14は、第1スプリング39の閉弁力f1によってシール部28が弁座29に着座した状態である。開弁力f2によって開弁方向Z1へ移動する可動コア36は、ニードル14のストッパ27により移動が規制されて停止し、次の開弁動作が開始可能な閉弁状態となる。
When the
前に、ニードル14の連通孔31は、弁開閉のための軸方向Zの往復変位に伴うニードル14の変位位置に係わらず、下流端開口位置が、ノズルホルダ13の段差面部47と可動コア36の噴孔25側の端面(下端面部48)との間となるように形成されている、と説明した。これは、上述した弁開閉動作に伴い、図3(b)、(c)に例示したようにニードル14および可動コア36が変位した場合のいずれの状態においても、ニードル14の連通孔31は、その下流端開口位置が、ノズルホルダ13の段差面部47と可動コア36の噴孔25側の端面(下端面部48)との間となるように形成されているということである。換言すれば、時刻t11のニードル14オーバーシュート時や時刻t12の可動コア36アンダーシュート時においても、ニードル14の連通孔31は、その下流端開口位置が、ノズルホルダ13の段差面部47と可動コア36の噴孔25側の端面(下端面部48)との間となるように形成されているということである。
Before, the
上述の構成および作動によれば、ニードル14内に形成された燃料の供給通路の下流端は、往復変位に伴うニードル14の軸方向の変位位置に係わらず、軸方向におけるノズルホルダ13の段差面部47と可動コア36の噴孔25側の端面との間となる部位に開口している。したがって、供給通路の下流端は、常にノズルホルダ13内側の第2スプリング46収納空間(いわゆるスプリング室)に向かって開口している。このように、下流側の燃料通路32よりも断面積が大きい大容積の第2スプリング46収納空間に供給通路の下流端を開口させることによって、ニードル14が開弁、閉弁する際の燃料圧力の脈動を低減することができる。
According to the above-described configuration and operation, the downstream end of the fuel supply passage formed in the
ニードル14が開弁した際には、噴孔25からの燃料噴射開始に伴い燃料通路32内の燃圧が降下し、ニードル14が閉弁した際には、噴孔25からの燃料噴射停止に伴い燃料通路32内の燃圧が上昇する。本実施形態のように比較的容積が大きい第2スプリング46収納空間を介さずに、燃料通路32にニードル14内の供給通路の下流端が直接開口している場合には、開閉弁に伴う燃圧の下降や上昇は速やかに収束し難く、脈動が発生し易い。これに対し、本実施形態によれば、燃料通路32よりも供給通路の方が断面積が小さいものの、燃料通路32と供給通路とは第2スプリング46収納空間を介して通じているので、開閉弁に伴う燃料通路32内での燃圧の下降や上昇は、第2スプリング46収納空間が緩衝空間となって速やかに収まり、脈動となり難い。
When the
また、ニードル14内の供給通路は、下流側通路である連通孔31の断面積が上流側通路である流入孔30の断面積よりも大きくなっている。したがって、燃料通路32よりも上流側の通路断面積は、第2スプリング46収納空間、連通孔31、流入孔30の順に、上流側に向かって漸次減少している。これにより、上流側に向かって通路断面積が急峻に絞られる部位が形成されていないので、燃料圧力の脈動を確実に低減することができる。また、供給通路はニードル14内で折れ曲がる構造であるが、流入孔30と連通孔31との接続点において下流側通路の断面積の方が上流側通路の断面積より大きくなっている。したがって、燃料圧力の脈動を一層確実に低減することができる。
Further, in the supply passage in the
また、供給通路の下流側通路を複数の連通孔31により構成している。したがって、ニードル14内の供給通路における下流側通路の断面積が上流側通路の断面積より大きい構成を容易に形成することができる。
Further, the downstream passage of the supply passage is constituted by a plurality of communication holes 31. Therefore, it is possible to easily form a configuration in which the cross-sectional area of the downstream passage in the supply passage in the
(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記一実施形態では、ニードル14内の燃料供給通路は、下流側通路である連通孔31の断面積が上流側通路である流入孔30の断面積よりも大きくなっていたが、燃料圧力の脈動が所望のレベルにまで低減できるのであれば、これに限らず、上流側通路と下流側通路とが同一断面積を有するものであってもよいし、下流側通路の断面積が上流側通路の断面積よりも小さいものであってもよい。
In the embodiment described above, the fuel supply passage in the
また、上記一実施形態では、ニードル14内の燃料供給通路は、上流側通路である流入孔30と下流側通路である連通孔31とからなり、連通孔31を2つ有していたが、1つもしくは3つ以上でもかまわない。
In the above-described embodiment, the fuel supply passage in the
また、上記一実施形態では、ニードル14内の燃料供給通路は、上流側通路である流入孔30と下流側通路である連通孔31とが直交していたが、これに限らず、交差するものであればよい。例えば、上流側通路である流入孔30がニードル軸方向に延び、下流側通路である連通孔31が軸方向とも径方向とも傾斜する方向に延びるものであってもよい。
In the above-described embodiment, the fuel supply passage in the
また、上記一実施形態では、ノズルホルダ13は、大径部20、中径部21、小径部22を有し、大径部20および中径部21の内部に第2スプリング46収納空間が形成され、小径部22の内側に燃料通路32が形成されて、大径部20および中径部21が本発明で言うところの大内径部に相当し、小径部22が本発明で言うところの小内径部に相当すると説明していた。しかしながら、ノズルホルダ13は3種類の径部を有するものに限定するものではない。例えば、ノズルホルダ13を大内径部に相当する大径部と小内径部に相当する小径部とを有する構造とし、大径部の内部に第2スプリング46収納空間を形成し、小径部の内側に燃料通路32を形成するものであってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記一実施形態では、筒部材11とノズルホルダ13とでハウジングを構成するものとしていたが、これに限定されるものではなく、例えば3部材以上でハウジングを構成するものであってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記一実施形態では、インジェクタ10は、直噴式のガソリンエンジンに適用されるものとしていたが、直噴式のガソリンエンジンに限るものではなく、ポート噴射式のガソリンエンジン、またはディーゼルエンジンなどに適用してもよい。
In the above embodiment, the
10 インジェクタ(燃料噴射弁)
11 筒部材(ハウジングの一部)
13 ノズルホルダ(ハウジングの一部)
14 ニードル(弁部材)
20 大径部(大内径部の一部)
21 中径部(大内径部の一部)
22 小径部(小内径部)
25 噴孔
27 ストッパ
30 流入孔(供給通路の一部、上流側通路)
31 連通孔(供給通路の一部、下流側通路)
32 燃料通路
34 コイル
36 可動コア
46 第2スプリング(弾性部材)
47 段差面部
48 端部(下端面部、可動コアの噴孔側の端面)
10 Injector (fuel injection valve)
11 Tube member (part of housing)
13 Nozzle holder (part of housing)
14 Needle (Valve member)
20 Large diameter part (part of large internal diameter part)
21 Medium diameter part (part of large internal diameter part)
22 Small diameter part (small inner diameter part)
25
31 Communication hole (part of supply passage, downstream passage)
32
47 Stepped
Claims (2)
前記弁部材の反噴孔側の端部に、前記弁部材に対し前記軸方向に相対移動可能に設けられ、コイルに通電されることにより前記軸方向の反噴孔側の固定コアに向かって磁気吸引される可動コアと、
前記弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に突設され、前記可動コアの反噴孔側の面と接触可能なストッパと、
前記可動コアの噴孔側に設けられ、前記可動コアを反噴孔側に向かって付勢する弾性部材と、
前記可動コアを前記軸方向に移動可能に収容するハウジングと、を備え、
前記ハウジングは、小内径部と、前記小内径部より反噴孔側に設けられて前記小内径部よりも内径が大きい大内径部とを有し、前記小内径部と前記弁部材との間に前記噴孔に向かう燃料通路が形成されるとともに、互いに直接に連通する前記大内径部と前記小内径部との間の段差面部が前記弾性部材の噴孔側の端部を支持する座面となっており、
前記弁部材には、内部に前記燃料通路に供給される燃料の供給通路が形成されている燃料噴射弁であって、
開弁時に前記固定コアに衝突した前記可動コアに対して前記弁部材が反噴孔側に相対移動することを、オーバーシュートと定義し、
閉弁時に前記弁座に着座した前記弁部材に対して前記可動コアが噴孔側に相対移動することを、アンダーシュートと定義し、
前記供給通路の下流端は、往復変位に伴う前記弁部材の前記軸方向の変位位置に係わらず、前記オーバーシュート時にも前記アンダーシュート時にも、前記弁部材の前記軸方向における前記段差面部と前記可動コアの噴孔側の端面との間となる部位に開口していることを特徴とする燃料噴射弁。 By away seated against the valve seat by reciprocally displaced in the axial direction, and the valve member by opening and closing the nozzle hole intermittently the injection of fuel from said injection hole,
The spray hole-opposite end of the valve member, the axial direction is provided movable relative to the valve member, towards the fixed core of said axial spray hole-opposite by being energized coil A movable core that is magnetically attracted;
A stopper that protrudes radially outward at the end of the valve member on the side of the anti-injection hole, and that can come into contact with the surface of the movable core on the side of the anti-injection hole;
An elastic member provided on the nozzle hole side of the movable core and biasing the movable core toward the counter nozzle hole;
A housing for accommodating the movable core movably in the axial direction,
The housing has a small inner diameter portion, and a large inner diameter portion that is provided on the counter-injection hole side from the small inner diameter portion and has a larger inner diameter than the small inner diameter portion, and between the small inner diameter portion and the valve member. And a step surface between the large inner diameter portion and the small inner diameter portion that communicates directly with each other, and a seat surface that supports the end portion of the elastic member on the nozzle hole side. And
The valve member is a fuel injection valve in which a supply passage for fuel supplied to the fuel passage is formed.
The relative movement of the valve member toward the anti-injection hole with respect to the movable core that collides with the fixed core when the valve is opened is defined as overshoot,
The relative movement of the movable core toward the injection hole with respect to the valve member seated on the valve seat when the valve is closed is defined as an undershoot,
The downstream end of the supply passage is independent of the axial displacement position of the valve member due to reciprocal displacement, and the step surface portion in the axial direction of the valve member during the overshoot and the undershoot. A fuel injection valve having an opening at a portion between the end face on the injection hole side of the movable core.
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